数控加工程序编制的内容和步骤详解

数控加工程序的编制是指从零件图样到制成控制介质的过程。程序编制的过程如图7-2所示。其内容和基本步骤可分为以下几个阶段。

图7-2 数控加工程序编制的基本步骤

1.制定工艺阶段

选择适合数控加工的工件和合理的加工工艺是提高数控加工技术经济效果的首要因素。在制定零件加工工艺时，应根据图样对工件的形状、技术条件、毛坯及工艺方案等进行详细分析，从而确定加工方法、定位夹紧方法及工步顺序，并合理地选用机床设备、刀具及切削条件等。主要工作内容如下。

1）分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定加工方式、走刀路线和切削用量等。

2）在对零件图样进行分析及确定出工艺参数的基础上，以实现零件图样上的尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等技术要求为目标，制定出零件的定位、夹紧方案，确定对刀点的位置，编制零件的加工工艺过程。

3）根据数控加工的特点和零件的具体要求，对刀具、夹具进行选用和设计。

2.数字处理阶段

数字处理阶段包含运动轨迹计算、编写程序单等过程。

根据零件图样的几何尺寸、进给路径，以及坐标系，计算粗加工和精加工时的各个运动轨迹的坐标值，诸如运动轨迹的起点和终点、圆弧的圆心等坐标尺寸；对非圆曲线，必须计算逼近线段的交点坐标值，并限制在允许误差范围以内。对圆形刀具，还要注意计算刀具中心运动轨迹的坐标。

数字处理阶段的主要工作是把零件图中给出的数据或给定的表达式转换成相应数控加工中所用的数据，为编制零件的加工程序做准备，编程人员可结合所使用的数控机床控制系统要求的数据格式，计算出所需的数据。数学处理计算的工作量大小，随着被加工零件的形状、加工内容、控制系统的功能及计算工具的不同有很大的差别。

对于直线、圆弧轮廓零件，若按零件轮廓进行编程时，则可借助于简单的计算工具计算出零件上相邻几何元素的交点和切点的坐标。若需要按刀具的中心轨迹编程时，则要按照刀具半径或某一给定值计算出刀具中心轨迹上的切点和交点坐标，这种计算比较复杂。但是，大多数数控机床都具有刀具半径补偿功能或刀具半径补偿功能。因此，一般情况下不需计算刀具中心的轨迹。(www.xing528.com)

对于用数学方程式描述的非圆曲线（如指数曲线、椭圆、抛物线等）轮廓零件，由于其形状复杂，并且通常与控制系统的插补功能不一致，用数控机床进行加工时需进行复杂的数值计算。此时轮廓曲线只能用一段段直线或圆弧来逼近。当用直线或圆弧逼近时，要根据逼近误差小于给定的允许误差值的原则，计算出各个直线段或圆弧段长度。非圆曲线轮廓的数值计算通常要用计算机来完成。

列表曲线（曲线由一系列坐标点给出）和曲面零件进行编程时，数学处理十分困难。一般要用自动编程或计算机辅助编程系统来完成。

根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、刀号、切割参数以及辅助动作，按照数控装置规定使用的功能指令代码及程序格式，逐段编写加工程序单。在程序段之前加上程序的顺序号，在其后加上程序段结束符号。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序卡，以及必要说明（如零件名称与图号、零件程序号、机床型号以及日期等）。

3.制备控制介质阶段

制备控制介质阶段包含制备控制介质、程序校核、修改、试切等过程。

程序单只是程序设计完成后的文字记录，还必须将程序单的内容制成软件等作为数控装置的输入信息。根据零件几何形状的复杂程度、程序的长短以及编程精度要求的不同，可采用不同的编程方法，主要有手工编程和计算机零件编程。程序单和所制备的控制介质必须经过校验和试切削才能正式使用。

这个阶段主要完成的工作内容如下。

1）根据工艺处理和数学处理的结果，按所选数控机床要求的数据格式，编制出包含启动主轴、开停切削液、换刀等辅助功能的程序单。

2）程序单经检查确认没有错误后，制备控制介质（如软件等），并输入数控系统。简单程序也可直接通过键盘输入，新型数控机床还可以通过RS232接口或网络输入加工程序。

3）对制作控制介质及数据传输的过程中可能出现的错误进行严格的检查，检查要逐条进行或进行空走刀检验。检验中，对平面零件可以笔代刀，用坐标纸代零件进行空运转画图，通过检查机床动作和运动轨迹的正确性来检验加工程序的正确性。在具有图形显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对零件的切削过程检查程序。

4）对于结构、形状复杂，原材料价格昂贵的零件或精加工的零件，可用仿真软件或铝、塑料或石蜡等易切削材料进行首件试切。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可检查加工精度是否符合要求，以便及时修改程序或采取尺寸补偿等措施。